从原理到CMOS图像传感器玩家,一文读懂手机摄像头所有猫腻
中國是全球手機產業中心。數據統計,全球有超過40% 的手機來自于中國,智能手機全球出貨量,中國大陸手機份額超38%。
龐大的市場造就了中國獨一無二的產業鏈。其中,手機攝像頭行業備受關注。目前,主流一線攝像頭模組廠商都有采用COB產線;二三四線攝像頭模組廠商大部分均有采用COB/CSP產線。如今,雙攝像頭市場快速增長,各大模組廠商均處于產能擴充期。
首先,科普下手機攝像頭組成和原理!
手機攝像頭由PCB板、鏡頭、固定器和濾色片、DSP(CCD用) 、傳感器等部件組成。
其工作原理為:拍攝景物通過鏡頭,將生成的光學圖像投射到傳感器上,然后光學圖像被轉換成電信號,電信號再經過模數轉換變為數字信號,數字信號經過DSP加工處理,再被送到手機處理器中進行處理,最終轉換成手機屏 幕上能夠看到的圖像。
PCB板就是攝像頭中用到的印刷電路板,分為硬板、軟板、軟硬結合板三種。
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鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件,它通常由幾片透鏡組成。從材質上看,攝像頭的鏡頭可分為塑膠透鏡和玻璃透鏡。玻璃透光性以及成像質量都具有較大優勢,但玻璃透鏡成本也高。因此一個攝像頭品質的好壞,與鏡頭也是有一定關系的。
鏡頭有兩個較為重要的參數:光圈和焦距。光圈是安裝在鏡頭上控制通過鏡頭到達傳感器的光線多少的裝置,除了控制通光量,光圈還具有控制景深的功能,光圈越大,景深越小,平時在拍人像時背景朦朧效果就是小景深的一種體現。 另外鏡頭的另一重要參數是“焦距”。焦距是從鏡頭的中心點到傳感器平面上所形成的清晰影像之間的距離。根據成像原理,鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。比如在拍攝同一物體時,焦距越長,就能拍到該物體越大的影像。長焦距類似于望遠鏡。
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固定器和濾色片。固定器的作用, 實際上就是來固定鏡頭,另外固定器上還會有一塊濾色片。濾色片也即“分色濾色片”,目前有兩種分色方式,一種是RGB原色分色法,另一種是 CMYK補色分色法。原色CCD的優勢在于畫質銳利,色彩真實,但缺點則是噪聲問題,一般采用原色CCD的數碼相機,ISO感光度多半不會超過400。相對的,補色CCD多了一個Y黃色濾色器,犧牲了部分影像的分辨率,但ISO值一般都可設定在800以上。
DSP又叫數字信號處理芯片。它的功能是通過一系列復雜的數學算法運算,對數字圖像信號進行優化處理,最后把處理后的信號傳到顯示器上。
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上面所說的DSP是CCD中會使用。因為在CMOS傳感器的攝像頭中,其DSP芯片已經集成到CMOS中,從外觀上來看,它們就是一個整體。而采用CCD傳感器的攝像頭則分為CCD和DSP兩個獨立部分。
傳感器是攝像頭組成的核心,也是最關鍵的技術,它是一種用來接收通過鏡頭的光線,并且將這些光信號轉換成為電信號的裝置。簡單的理解,我們可以把傳感器看做是傳統相機用的膠片,雖然兩者原理不同,但在相機整體組成結構中有一定相似度。
感光器件面積越大,捕獲的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。
常見的攝像頭傳感器主要有兩種,一種是CCD傳感器,一種是CMOS傳感器。兩者區別在于:CCD的優勢在于成像質量好,但是由于制造工藝復雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致制造成本居高不下,特別是大型CCD,價格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。
目前市場的手機攝像頭芯片分別有國產的、韓系的和美系的。其中最好的是美系芯片,韓系的芯片價格適中,國產芯片最便宜。這些芯片價格不同,所針對的市場也不同。
近幾年,雙攝像頭已經成為手機主流。今年9月初,發布的iPhone 7 Plus 引入了雙攝像頭設計;華為已經有多款手機使用雙攝像頭,今年已經上市的P9/P9Plus,傳即將發布的華為Mate 9 也搭載了雙攝像頭。
增加一個攝像頭,設計者可以在維持手機輕薄的外形基礎上提升拍照性能。雙攝像頭的設計已經成為智能手機發展的一大趨勢。這樣的設計可以實現諸多拍照體驗,如雙圖像拍攝、光學變焦、圖像暗光增強和3D 拍攝等。雙攝也成為了各大手機品牌強調差異化的一大亮點。
據預測,到2018年雙攝產業鏈市場規模預計超過87.3億元。16-18 年復合增長率將達到達134%。這其中CMOS芯片、鏡頭等模組的產業鏈將會迎來快速發展。
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那么,CMOS圖像傳感器玩家有哪些?
一直以來,芯片產品在手機攝像頭行業中都十分搶手。
有分析師指出:“得益于索尼圖像傳感器能提供極高的畫質和先進的功能,并大幅縮小了原有尺寸,幾乎所有廠商都對此趨之若鶩,索尼借機壟斷了中高端手機傳感器市場。”
諸如蘋果、三星、華為、小米、OPPO、vivo、中興、酷派等終端品牌旗艦機型上無一例外的選用了索尼圖像傳感器,可以說索尼圖像傳感器業務已經涵蓋了全球一線終端品牌。
此外,這一市場的主要玩家還有三星、豪威、海力士以及格科微。從2015年出貨量的角度,第二梯隊玩家還有安森美、松下、意法半導體、臺灣原相、東芝、派視爾、夏普、e2v、奇景光電等。出貨量雖然不高,但單價較高,主打高端路線的品牌還有佳能、AMSCmosis、仙童半導體、埃賽力達、日本濱松以及加拿大品牌Teledyne DALSA。
值得一提的是,在雙攝像頭產品上,目前索尼在業內仍是一枝獨秀,與普通芯片不同,攝像頭圖像傳感器的工藝和技術并非同業者能夠輕易復制的。隨著雙攝像頭在各大終端品牌中普及,索尼在手機攝像頭芯片高端市場的霸主地位將再次得以鞏固。
與高端市場相比, 低端攝像頭芯片領域的情況就要簡單一些,幾乎全部被國產芯片廠商瓜分,其中格科微可以說一家獨大,市場占有率達約七成。格科微在低端攝像頭芯片市場一直是以低價為利器。產品多以薄利多銷的形式為主,這也使得其迅速占領這一市場。
移動端作為市場的絕對主體,CMOS圖像傳感器份額在六成左右。移動攝像頭未來將會成為多個傳感器的光電子綜合體。
專業人士預計在2020年前后,雙攝智能手機的滲透率將超過20%。事實上,相關技術都已經就緒,就看誰能率先帶來殺手級產品。
在龐大的手機市場推動下,手機攝像頭行業備受關注。目前全國大約有400余家攝像頭模組廠商,100余家鏡頭廠商,60余家VCM馬達廠商,150余家FPC廠商,以及周邊約2000余家的輔料、各類設備塑膠件、材料等企業。
以下列舉30家中國攝像頭模組生產廠商
1、舜宇光學科技(集團)有限公司
總部:浙江
主營:綜合光學產品制造商和光學影像系統解決方案提供商,手機鏡頭、車載鏡頭、手機攝像模組等主導產品的全球市占率居行業前列。
2、深圳歐菲光科技股份有限公司
總部:深圳
主營:精密光電薄膜元器件制造,電容式觸摸屏、攝像頭模組、指紋識別模組等。
3、信利光電股份有限公司
總部:香港
主營:電容式觸摸,微型攝像頭模組及集成觸控模組產品研發、制造、銷售。信利攝像模組產品被廣泛應用于手機、平板電腦、MP3、MP4、玩具、汽車、圖像掃描儀、安防監控與醫療設備等。
4、丘鈦科技(集團)有限公司
總部:江蘇昆山
主營:專注于面向中國品牌智能手機及平板電腦制造商的中高端攝像頭模組市場,介于300萬像素及以下至1,600萬像素之間的優質變焦及定焦攝像頭模組。
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5、光寶集團
總部:臺灣
主營:最早是由生產發光二極體(LED)起家。零組件:電源管理系統,光電零組件。模組:相機模組,網通產品,DTCasing。系統:可攜式娛樂系統,多功能事務機/打印機,輸入裝置,網路交換機,無線網路基地臺,個人數位助理,可攜式導航系統。
6、東聚電子科技集團
東聚電子科技集團是由臺灣致伸科技股份有限公司于1989年10月在中國內地投資設立。
總部:東莞
主營:攝像頭模組,藍牙通訊裝置,行動裝置配件,無線充電完整解決方案,鍵盤模塊,先進光學復合膜等。
7、群光電子股份有限公司
總部:臺灣
主營:個人電腦攝影機、數位相機、數位影像模組、手機相機模組
8、富士康科技集團
總部:臺灣
主營:計算機、通訊、消費電子等3C產品研發制造。
9、三贏興電子科技有限公司
總部:湖北咸寧
主營:手機內置攝像模組,汽車倒車影像系統,數碼相機,安防、監控類,筆記本內置攝像模組等。
10、深圳市四季春科技有限公司
總部:深圳
主營:手機攝像頭模組、微型揚聲器、受話器、音腔盒ERP系統、OA辦公系統推廣應用和技術支持 。
11、深圳市盛泰光電有限公司
總部:深圳
主營:CCM研發、制造、銷售
12、惠州市桑萊士光電有限公司
總部:惠州
主營:手機攝像頭模組、觸摸屏模組、光學鏡頭、精密部件
13、廣東光陣光電科技有限公司
總部:東莞
主營:鼠標掃描儀、視話通、文檔拍攝儀、手機攝像模組及多領域攝像功能組件
14、深圳市金康光電有限公司
總部:深圳
主營:手機配件、光電組件和數碼電子產品,以手機攝像頭為主打產品。
15、深圳市凱木金科技有限公司
總部:深圳
主營:各種類型攝像模組,數碼產品展示防盜防損安防產品及其它電子類產品OEM。
16、深圳市方德亞科技有限公司
總部:深圳
主營:手機攝像頭和MID攝像頭方案提供商,手機攝像頭、平板電腦、筆記本電腦攝像頭制造商。
17、深圳市日永光電科技有限公司
總部:深圳
主營:攝像頭模組
18、深圳成像通科技有限公司
總部:深圳
主營:攝像頭模組
19、深圳統聚光電有限公司
總部:深圳
主營:CMOS攝像頭模組、半導體封裝和SMT貼片加工研發、制造、銷售。主要提供VGA攝像模組(30萬像素),130萬像素高清模組,200萬攝像模組;COB模組車間,主要提供:300萬像素模組,500萬攝像模組及800萬攝像模組。
20、深圳博立信科技有限公司
總部:深圳
主營:研發與生產CCM數碼攝像頭
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21、廣州大凌實業股份有限公司
總部:廣州
主營:主營業務手機內置圖像采集器、汽車電子、醫療電子。手機內置圖像采集器產品包括CSP(30萬元~500萬像素)、WLM(30萬~200萬像素)、COB(500~1400萬)。 汽車電子包括全景攝像頭、前視攝像頭、后視攝像頭。醫療電子有一次性內窺鏡。
22、深圳市科特通光電有限公司
總部:深圳
主營:CMOS、CCD為核心的影像產品研發與制造。
23、深圳市億威利電子有限公司
總部:深圳
主營:高像素模組
24、深圳卓銳通電子有限公司
總部:深圳
主營:手機和電腦攝像頭的生產及銷售
25、江蘇正橋影像科技股份有限公司
總部:江蘇南京
主營:致力于研發、生產、銷售手機攝像頭
26、百辰光電股份有限公司
總部:臺灣
主營:筆記本電腦相機模組、行動電話相機模組、網絡攝像機等。
27、昆山凱爾光電科技有限公司
總部:昆山
主營:手機攝像模組,計算機攝像模組,汽車攝像模組,樓宇、安防用攝像模組,玩具攝像模組,觸控屏模組的的設計、生產。
28、沈陽敏像科技有限公司
總部:沈陽
主營:數碼攝像模組及相關視像產品的研發、設計、生產、銷售
29、深圳市康隆光電有限公司
總部:深圳
主營:專業研發和生產高端高清攝像模組,用途廣泛,涉及手機、電腦、數碼相機、汽車、安防等。
30、深圳市華德森電子科技有限公司
總部:深圳
主營:指紋識別,雙攝像頭,固定對焦模組,手動對焦模組,自動對焦模組,光學變焦模組,光學防抖模組
編者語:在手機產業鏈中,手機攝像頭行業極其重要。手機攝像頭由PCB板、鏡頭、固定器和濾色片、DSP(CCD用) 、傳感器等部件組成。其中傳感器(常用色是COMS圖像傳感器)是攝像頭組成的核心,也是最關鍵的技術。所以芯片產品在手機攝像頭行業中都十分搶手,國際知名玩家都有自己的布局。尤其近幾年,雙攝像頭稱為主流,各芯片廠家更是相互競爭,最后誰能給這個領域帶來殺手級產品,就拭目以待了。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的从原理到CMOS图像传感器玩家,一文读懂手机摄像头所有猫腻的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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